[发明专利]一种长寿螺旋换能设备

说明书

技术领域

本发明提供一种螺旋换能动力设备，尤其是一种长寿螺旋换能设备。

背景技术

螺旋换能设备主要包括定子和转子，定子为一筒体，该筒体为具有两个头或几个头的螺旋腔，转子为单头或几个头的螺旋钢轴。螺旋换能设备可以是一个螺旋增压器，也可以是一个螺杆泵，或是一个螺杆钻。

高压喷射钻具能大幅度增加钻速的特点，但要获得较高的钻速，就需要提供高压泥浆。提高泥浆压力实现高压喷射钻井有两个途径，一是提高地面泥浆泵的泵压，但由于泥浆在到达钻头喷嘴的过程中，沿途摩阻压降太大，使钻井效率低；二是当泥浆从钻杆内流到钻头喷嘴之前加一个增压器，而增压器的动力来自钻杆转动的能量。如图1所示为现有技术中的一种具有螺旋换能设备的纳维钻具的结构示意图，其上设有由定子1和转子2构成的换能器，定子的上端与旁通阀连接，转子下端通过万向接头3轴承5和驱动接头6与钻头7连接，泥浆从上部的旁通阀8引入定子的螺旋腔室，通过转子把泥浆压能变成驱动钻头转动的机械能。扶正器4起钻具的扶正作用。

螺杆钻属于井下动力钻具，主要用于钻定向井以及试油后钻掉水力塞等，螺杆泵用于油井的井下油气混采以及地面油气混输。

螺杆泵是一种其结构原理与前述螺杆增压器和螺杆钻基本相同的通用设备。

现有技术中的螺旋换能设备的结构通常是：如图2和图3、图3a、3b所示，定子1是一经加工的钢筒，其内壁上硫化一层具有双头或多头螺旋腔的钢体橡胶套11。转子2是一根用合金钢加工成单头或多头的螺旋钢轴，定子筒体内的螺旋腔的橡胶套11，主要起到容封作用。这种结构的螺旋换能设备在使用一段时间后，转子、定子都存在磨损问题，其间的间隙加大，容积效率降低，甚至失去工作能力。更主要的是，当液体压力升高，使得定子胶芯压缩，增大定子与转子的密封间隙，螺杆钻转速下降。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种不会因磨损和定子胶芯受压而使得定子和转子之间的间隙加大的长寿螺旋换能设备。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的长寿螺旋换能设备包括一个定子和一个转子，

所述转子为一根单头或多头的螺旋钢轴；

所述定子包括一外筒体和一个由柔软的弹性材料制成的弹性定子胶芯，该 定子胶芯的外壁为与所述外筒体腔体形状匹配的圆柱形状，该定子胶芯的内壁为与所述转子相匹配的双头或多头的螺旋腔室，所述定子胶芯在轴向和周向固定地设于所述外筒体腔室内，在定子胶芯和外筒体之间的环隙中设有同样由柔软弹性材料制成的环形中空的内胎，其套设在所述定子胶芯的外壁上，该内胎上设有泥浆进出口，在该泥浆进出口上设置内胎接头，在所述定子胶芯的侧壁上也设有泥浆进出口，其上设有接头，该接头和内胎接头之间通过导管连接。

所述内胎可以在所述定子胶芯的长度方向的外壁上设置若干个，每个内胎固定在所述定子胶芯的外壁上，在与每个内胎对应的定子胶芯上都设有所述泥浆进出口，其上设有所述接头，与相应的内胎上的所述内胎接头通过导管相连接。

所述的若干个内胎最好是沿定子胶芯的长度方向均匀分布。

为了方便拆装，所述外筒体包括一外壳和一个分瓣内筒，该分瓣内筒在圆周方向上均分，至少分为两半，各瓣合拢与所述定子胶芯固联。

所述分瓣内筒和定子胶芯之间的轴向和周向固定结构可以是：在分瓣内筒的内壁上固定若干阻止环，其插设在所述定子胶芯外圆周壁上相应位置设置的环形槽中构成轴向固定结构，在所述阻止环的端头上沿圆周方向设置若干个凸起，其嵌设在定子胶芯筒壁内构成周向固定结构。

所述长寿螺旋换能设备可以是一螺旋增压器，其包括所述的定子和转子，还包括一增速器，所述增速器包括一根输入轴和一根输出轴，所述输入轴使用中连接动力装置，例如在钻井上应用时，连接钻井上部钻柱，其输出轴连接所述转子，所述输入轴和输出轴之间通过增速传动机构连接。

所述增速传动机构最好为一轮系，所述输入轴为一圆截面筒体，其内壁上设有内齿轮，在筒体内壁上还设有一支撑架，在该支撑架位于筒体中心处设轴承，轴承的外圈连接一系杆，该系杆上可转动地连接行星齿轮，轴承的内圈连接中心轴，该轴上设太阳齿轮，所述行星齿轮分别与内齿轮和太阳齿轮结合构成所述轮系，所述太阳齿轮所在的轴即为输出轴，其通过一万向接头接连螺旋增压器的所述转子。

这时定子是静止的。也可以是转动的，且其转向与转子转向相反。

所述长寿螺旋换能设备也可以是一螺杆泵，与现有技术一样地，其中的定子与机架连接，定子上设有流体吸入口和压出口，所述转子连接动力传动装置。